红外线测距传感器pcba工作原理

红外信号发射

• 红外发射电路：PCBA 上的红外发射电路包含红外发射二极管等元件。通常由驱动电路为红外发射二极管提供特定频率和强度的电流，使红外发射二极管向外发射出特定波长的红外线，比如常见的 940nm 波长的红外线2。

• 调制信号：为了提高抗干扰能力和信号的准确性，发射的红外信号一般会进行调制，即将红外信号加载到一个高频的载波信号上，形成具有特定频率和编码方式的调制信号。

红外信号反射与传播

• 传播与反射：发射出的红外线以光波的形式在空气中传播，遇到障碍物后，部分红外线会被障碍物表面反射回来6。

• 传播特性：红外线在传播过程中，其强度会随着距离的增加而逐渐衰减，并且可能会受到环境因素的影响，如空气湿度、灰尘等，这些因素可能会导致红外线的散射和吸收。

红外信号接收

• 红外接收电路：PCBA 上的红外接收电路以红外接收二极管为核心元件。当反射回来的红外线照射到红外接收二极管时，红外接收二极管会产生光电流，其大小与接收到的红外线强度成正比6。

• 滤波与放大：由于接收到的光电流信号通常比较微弱，且可能包含噪声和干扰信号，所以需要通过滤波电路滤除噪声，再经过放大电路将信号放大到合适的幅度，以便后续处理。

信号处理与距离计算

• 解调：放大后的信号首先要进行解调处理，即将调制信号中的原始红外信号提取出来，恢复出与障碍物反射情况相关的电信号。

• 时间测量：如果采用时间差测距法，PCBA 中的计时电路会记录红外信号发射时刻和接收时刻之间的时间差 Δt。根据红外线在空气中的传播速度 v（近似为光速 c），利用公式 d = v×Δt/2，就可以计算出传感器与障碍物之间的距离 d。

• 强度测量与三角测距：如果是通过反射能量法测距，PCBA 会根据接收到的红外信号强度来估算距离，信号强度与距离的平方成反比。如果采用三角测距原理，根据发射角度、接收角度以及发射与接收之间的距离等几何关系，通过三角函数计算出物体的距离7。

• 数字信号转换与输出：经过处理和计算得到的距离信息，会由模数转换电路将其转换为数字信号，以便与其他设备进行通信和数据传输，最终可以通过显示屏显示出测量的距离值，或者输出给控制器等其他设备进行进一步的处理和控制。